陸相湖盆深水濁流與泥質(zhì)碎屑流間過(guò)渡流沉積與沉積學(xué)意義

摘 要 深水濁流與泥質(zhì)碎屑流間過(guò)渡流沉積，對(duì)深刻理解細(xì)粒沉積物沉積過(guò)程及非常規(guī)油氣勘探意義重大。陸相湖盆發(fā)育湍動(dòng)增強(qiáng)過(guò)渡流、下部過(guò)渡塞流、上部過(guò)渡塞流三種過(guò)渡流體類(lèi)型。湖盆湍動(dòng)增強(qiáng)過(guò)渡流沉積以向上粒度變粗砂質(zhì)沉積為主，大尺度沙紋層理發(fā)育；下部過(guò)渡塞流沉積以上下等厚沉積單元為特征，中間多發(fā)育薄層狀砂質(zhì)與泥質(zhì)明暗相間條帶；上部過(guò)渡塞流沉積整體以泥質(zhì)沉積為主，下部發(fā)育的反序薄層砂質(zhì)沉積中可發(fā)育低幅波紋層理。湖盆過(guò)渡流體沉積包含側(cè)向搬運(yùn)演化與垂向物質(zhì)分異兩種成因類(lèi)型。前者緊鄰相對(duì)粗粒砂質(zhì)沉積，為低密度濁流在演化的晚期由于膨脹減速，演化為湍動(dòng)增強(qiáng)過(guò)渡流或下部過(guò)渡塞流沉積，以下部砂質(zhì)沉積單元厚度大于上部泥質(zhì)沉積單元厚度為典型特征。后者主要發(fā)育于沉積最遠(yuǎn)端，多為泥質(zhì)碎屑流搬運(yùn)晚期底部剪切形成的上部過(guò)渡塞流沉積和發(fā)生內(nèi)部碎屑顆粒重排的泥質(zhì)碎屑流沉積，以下部砂質(zhì)沉積單元厚度小于上部泥質(zhì)沉積單元厚度為典型特征。細(xì)粒重力流形成的砂泥頻繁互層沉積組構(gòu)受外部因素和內(nèi)部沉積分異作用綜合控制，其沉積過(guò)程解釋對(duì)沉積環(huán)境恢復(fù)意義重大；湖盆中重力流過(guò)渡流體沉積發(fā)育區(qū)域可能是有機(jī)質(zhì)富集的有利部位，也是潛在的頁(yè)巖油氣甜點(diǎn)發(fā)育區(qū)。

關(guān)鍵詞 濁流；碎屑流；過(guò)渡流；沉積過(guò)程；沉積模式；陸相湖盆

第一作者簡(jiǎn)介 楊田，男，1989年出生，研究員，博士生導(dǎo)師，沉積學(xué)和油氣儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué)，E-mail： yangtian19@cdut.edu.cn

中圖分類(lèi)號(hào) P512.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A

0 引言

細(xì)粒沉積物是指粒徑小于62.5 μm的黏土級(jí)和粉砂級(jí)沉積物，分布廣泛，約占全球沉積巖的三分之二[1?4]。研究細(xì)粒沉積物的形成及分布對(duì)古環(huán)境恢復(fù)[3?6]、全球沉積物搬運(yùn)[7?9]、穩(wěn)定的碳循環(huán)過(guò)程[6，10]和油氣資源的高效勘探[11?12]等意義重大。傳統(tǒng)觀(guān)點(diǎn)認(rèn)為細(xì)粒沉積物主要通過(guò)懸浮沉降形式沉積于安靜水體環(huán)境，對(duì)沉積動(dòng)力及沉積環(huán)境研究意義甚微，因而忽略了對(duì)其沉積特征及成因的精細(xì)研究[3，9，13]。近期研究表明，細(xì)粒沉積物同樣可以在較強(qiáng)水動(dòng)力條件下沉積[2，14?15]，特別是通過(guò)生物—化學(xué)作用形成的絮凝顆粒以底床載荷的搬運(yùn)形式可向深水盆地搬運(yùn)數(shù)千千米而沉積[8，16]。深水重力流作為沿斜坡向深水盆地輸運(yùn)沉積物的重要?jiǎng)恿C(jī)制之一，成為目前深水細(xì)粒沉積物重要的沉積動(dòng)力機(jī)制新認(rèn)識(shí)[8?9，16?23]。由于細(xì)粒重力流富含黏土礦物和有機(jī)質(zhì)，其搬運(yùn)演化過(guò)程、沉積物特征及分布規(guī)律都與傳統(tǒng)的粗粒重力流之間存在明顯差異[9，19，21，24?29]。黏土礦物和有機(jī)質(zhì)的發(fā)育能夠有效增強(qiáng)流體的內(nèi)聚力，使沉積遠(yuǎn)端的低濃度細(xì)粒濁流的流體湍動(dòng)受到抑制，逐漸轉(zhuǎn)化為過(guò)渡流體（湍動(dòng)增強(qiáng)過(guò)渡流、下部過(guò)渡塞流、上部過(guò)渡塞流），并最終轉(zhuǎn)化為低強(qiáng)度黏性碎屑流（泥質(zhì)碎屑流）[19，21，24?29]。部分學(xué)者將重力流過(guò)渡流體沉積等同于混合事件層沉積[30?31]，最新的研究認(rèn)為重力流過(guò)渡流體沉積與混合事件層之間存在顯著差異，主要發(fā)育在朵葉沉積遠(yuǎn)端，以薄層砂泥互層為典型特征[32]。

低密度濁流沉積、過(guò)渡流沉積、泥質(zhì)碎屑流沉積共存是沉積遠(yuǎn)端薄層砂泥互層型深水細(xì)粒重力流沉積物的重要表現(xiàn)形式[24?29]。這種與傳統(tǒng)細(xì)粒沉積物成因及分布規(guī)律相悖的認(rèn)識(shí)，是控制細(xì)粒沉積物沉積非均質(zhì)性及有機(jī)質(zhì)富集分布的重要原因[26，29]，對(duì)非常規(guī)油氣勘探開(kāi)發(fā)意義重大[33]。湖盆細(xì)粒沉積物廣泛發(fā)育，且富含黏土礦物與有機(jī)質(zhì)，是過(guò)渡流沉積發(fā)育的有利場(chǎng)所；前期研究發(fā)現(xiàn)在東營(yíng)凹陷沙河街組（圖1a）、山東靈山島地區(qū)下白堊統(tǒng)萊陽(yáng)群靈山島組（圖1b）、潿西南凹陷流沙港組（圖1c）、鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組（圖1d）均存在以條帶狀砂泥頻繁互層沉積為主要表現(xiàn)形式的過(guò)渡流沉積[34]。為了加深對(duì)湖盆過(guò)渡流沉積的理解與認(rèn)識(shí)，以潿西南凹陷流沙港組和鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組為主要研究對(duì)象，對(duì)湖盆深水過(guò)渡流沉積特征、沉積過(guò)程及沉積模式開(kāi)展系統(tǒng)研究，以期豐富和完善湖盆深水細(xì)粒沉積學(xué)理論體系，為細(xì)粒非常規(guī)油氣勘探與開(kāi)發(fā)提供新的視角。

1 地質(zhì)概況

1.1 潿西南凹陷

潿西南凹陷位于北部灣盆地北部，是中國(guó)南海北部大陸架西部的一個(gè)重要的富油氣凹陷。凹陷東南緣與企西隆起相接，西北緣為潿西南斷層，西南緣與海中凹陷相鄰，中間被潿西南低凸起相隔[35]（圖2a）。古近紀(jì)時(shí)期，潿西南凹陷為典型的陸相斷陷盆地，受北東東—南西西向的系列大斷層控制，形成北陡南緩、北斷南超的構(gòu)造格局，地層自下而上依次為長(zhǎng)流組、流沙港組、潿洲組[36]。流沙港組自下而上可以進(jìn)一步細(xì)分為流三段、流二段和流一段。其中，流一段沉積時(shí)期構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，形成了大量的薄層砂泥互層型深水細(xì)粒重力流沉積（圖2a），并且濁流與泥質(zhì)碎屑流之間的過(guò)渡流沉積發(fā)育。

1.2 鄂爾多斯盆地

鄂爾多斯盆地是中國(guó)的第二大含油氣盆地，橫跨陜、甘、寧、蒙及晉，構(gòu)造區(qū)劃分為西緣沖斷帶、天環(huán)坳陷、伊陜斜坡、晉西撓褶帶、伊盟隆起和渭北隆起六個(gè)單元[37]。晚三疊世延長(zhǎng)組沉積時(shí)期，華北陸塊和揚(yáng)子板塊相撞，受秦嶺造山活動(dòng)影響，發(fā)育一套大型坳陷盆地背景下的河流—三角洲—湖泊相碎屑巖沉積[38]。延長(zhǎng)組沉積自上而下可劃分為10個(gè)油層組（長(zhǎng)1—長(zhǎng)10），其中，長(zhǎng)7油層組沉積期為最大湖泛期，湖盆水體深度大、水域面積廣，發(fā)育一套富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖及三角洲—重力流的細(xì)粒砂巖沉積（圖2b），薄層砂泥互層型細(xì)粒重力流沉積廣泛分布，且濁流與泥質(zhì)碎屑流之間的過(guò)渡流沉積發(fā)育。

2 薄層砂泥互層型細(xì)粒重力流沉積物特征

通過(guò)對(duì)潿西南凹陷和鄂爾多斯盆地發(fā)育的薄層砂泥互層型細(xì)粒重力流沉積特征對(duì)比分析（圖3），發(fā)現(xiàn)沉積特征及成因存在相似性，發(fā)育的主要細(xì)粒重力流沉積包含泥質(zhì)碎屑流沉積、砂質(zhì)碎屑流沉積、低密度濁流沉積和過(guò)渡流沉積（圖3a，e）。泥質(zhì)碎屑流和砂質(zhì)碎屑流沉積以薄層塊狀為主要特征（圖3b，f），單層厚度多小于5 cm，與頂部和底部泥巖之間呈突變接觸，指示了整體塑性塊狀固結(jié)的特征[16]；泥質(zhì)碎屑流沉積中泥質(zhì)雜基含量較高、漂浮狀砂球和泥質(zhì)碎屑發(fā)育（圖3b）；砂質(zhì)碎屑流沉積以頂部漂浮泥質(zhì)碎屑發(fā)育為典型特征（圖3f）。低密度濁流沉積以薄層正粒序沉積為典型特征（圖3c，g），單層厚度多小于2 cm，粒序底部偶見(jiàn)微弱的侵蝕作用（圖3c），垂向上以多層垂向疊置為主要特征（圖3c），局部發(fā)育少量被懸浮沉積泥巖所分割的單層薄層正粒序沉積（圖3g）。除了泥質(zhì)碎屑流沉積與低密度濁流沉積之外，還可見(jiàn)與低密度濁流沉積或泥質(zhì)碎屑流沉積密切伴生的（圖3d，h），以條帶狀砂巖與泥巖頻繁互層為典型特征的沉積產(chǎn)物（圖3d，h）；其下部砂質(zhì)沉積多為塊狀，內(nèi)部不顯粒序或顯示微弱的正粒序，上部泥質(zhì)砂巖或砂質(zhì)泥巖沉積整體呈塊狀，內(nèi)部雜基含量較高，偶見(jiàn)漂浮的泥質(zhì)碎片；下部與上部單元多突變接觸，并且垂向上頻繁互層疊加，指示相對(duì)穩(wěn)定的沉積動(dòng)力環(huán)境。該沉積物為典型的深水濁流與泥質(zhì)碎屑流之間的過(guò)渡流沉積[25，39]。

3 重力流過(guò)渡流體沉積特征及類(lèi)型

3.1 重力流過(guò)渡流體相關(guān)概念

重力流過(guò)渡流體（transitional flow）指流體從高雷諾數(shù)流體（濁流）變?yōu)榈屠字Z數(shù)流體（碎屑流）或者從低雷諾數(shù)變流體成高雷諾數(shù)流體時(shí)產(chǎn)生湍流構(gòu)造的流體，包括位于濁流與泥質(zhì)碎屑流之間的湍動(dòng)增強(qiáng)過(guò)渡流、下部過(guò)渡塞流、上部過(guò)渡塞流三種過(guò)渡流體類(lèi)型[24]。

湍動(dòng)增強(qiáng)過(guò)渡流的流體湍動(dòng)較濁流整體增強(qiáng)，流體搬運(yùn)過(guò)程中底部的剪切層與基底剪切作用由于存在開(kāi)爾文— 亥姆霍茲不穩(wěn)定性效應(yīng)（Kelvin?Helmholtz Instabilities），產(chǎn)生旋渦并進(jìn)入上部流體，從而導(dǎo)致流體整體湍動(dòng)的增強(qiáng)[24，40]（圖4）。

下部過(guò)渡塞流黏土雜基含量較湍動(dòng)增強(qiáng)過(guò)渡流進(jìn)一步增加，流體湍動(dòng)受到抑制，上界面由于受剪切作用影響較弱而形成塞流，并逐漸向下擴(kuò)展；下部受底部剪切作用與開(kāi)爾文—亥姆霍茲不穩(wěn)定性效應(yīng)影響（圖4），流體湍動(dòng)增強(qiáng)，整體形成下部過(guò)渡塞流[24，40]。

上部過(guò)渡塞流是介于下部過(guò)渡塞流和準(zhǔn)層狀塞流之間的流體，由于雜基含量進(jìn)一步增加，其上部塞流的厚度較下部過(guò)渡塞流明顯增大，底部存在微弱的剪切作用，并且剪切層的位置較下部過(guò)渡塞流向上移動(dòng)（圖4），整體形成上部過(guò)渡塞流[24，40]。

3.2 重力流過(guò)渡流體沉積特征

過(guò)渡流體由于與濁流和泥質(zhì)碎屑流的沉積動(dòng)力機(jī)制存在顯著差異，因而其形成的沉積物物質(zhì)組成與沉積構(gòu)造之間也存在顯著的差異[25，40?41]（圖5，6）。

研究區(qū)濁流沉積（低密度濁流）以粉細(xì)砂巖沉積為主。由于其流體湍動(dòng)具有由下至上逐漸減弱的特征（圖5a），形成整體正粒序特征顯著沉積序列（圖5b，c），整體厚度多分布在5～10 cm，構(gòu)成不完整的鮑馬序列。其底部與下伏泥巖之間多呈輕微沖刷接觸，指示流體具有一定的侵蝕能力，底部向上可發(fā)育微弱的平行層理（圖5b），頂部沙紋層理發(fā)育（圖5b，c），沙波高度多小于2 cm，波長(zhǎng)多小于10 cm，迎流面傾角緩，背流面傾角陡，最大可達(dá)30°（圖5b）。

湍動(dòng)增強(qiáng)過(guò)渡流由于流體湍動(dòng)較低密度濁流增強(qiáng)，導(dǎo)致流體整體的侵蝕能力和搬運(yùn)能力較低密度濁流增強(qiáng)（圖5d），從而多形成大尺度沙紋（圖6a）[25，40]。

主要表現(xiàn)在沙波的波高和波長(zhǎng)較濁流沉積和正常單向流水形成的沙紋顯著地增大，波高多大于2 cm，波長(zhǎng)多大于10 cm（圖5e，f）。同時(shí)，由于流體的侵蝕能力增強(qiáng)，局部會(huì)形成明顯的下切（圖5e）；大尺度沙紋由于局部的砂質(zhì)富集與下伏泥巖可形成局部的重力負(fù)載構(gòu)造（圖5e）。此外，沙波的波谷多被泥質(zhì)或粉砂質(zhì)充填，向上游方向過(guò)渡為砂質(zhì)沉積（圖5e，f）[25，41]。由于湍動(dòng)增強(qiáng)過(guò)渡流以剪切面上部湍流增強(qiáng)最為顯著，因而形成的大尺度的沙紋沉積多顯示向上沉積物粒度變粗、泥質(zhì)含量減小的逆粒序特征（圖5f）。

下部過(guò)渡塞流以底部流體湍動(dòng)增強(qiáng)，頂部流體湍動(dòng)受到抑制為典型的流體結(jié)構(gòu)（圖5g），其沉積物以典型的上部泥質(zhì)砂巖沉積與下部砂質(zhì)沉積組合為特征（圖5h，i、圖6b）。由于頂部塞流段厚度較薄，其沉積形成的泥質(zhì)砂巖沉積厚度相對(duì)較薄，厚度多小于1 cm（圖5h，i）；底部由于流體湍動(dòng)增強(qiáng)，可形成塊狀或正粒序薄層砂巖沉積，厚度多小于2 cm（圖5h）。頂部塞流沉積與底部湍流增強(qiáng)流體沉積之間，由于兩種流體之間的相互作用，多形成薄層狀砂質(zhì)與泥質(zhì)明暗相間條帶疊置構(gòu)造（圖5h）。在底部流體湍動(dòng)增強(qiáng)特征不顯著情況下，則形成下部砂質(zhì)與泥質(zhì)明暗相間條帶上部被薄層泥質(zhì)砂巖覆蓋的現(xiàn)象（圖5i）；下部砂質(zhì)與泥質(zhì)明暗相間條帶內(nèi)部可發(fā)育紋層或整體發(fā)生彎曲，較正常單向流水沙紋前積特征不顯著，形成類(lèi)似大尺度沙紋層理或低幅波紋層理（圖5i）。

上部過(guò)渡塞流中上部為流體湍動(dòng)受到抑制的塞流段，底部并未發(fā)生明顯剪切，剪切層的位置較下部過(guò)渡塞流向上移動(dòng)（圖5j），其沉積物結(jié)構(gòu)與下部過(guò)渡塞流沉積類(lèi)似，為明顯的上部泥質(zhì)砂巖沉積與下部砂質(zhì)沉積組合，上下沉積單元之間為明顯的突變接觸（圖5k，l、圖6b）。由于上部過(guò)渡塞流的塞流段厚度較下部過(guò)渡塞流明顯增大，因而其上部形成的泥質(zhì)砂巖沉積對(duì)應(yīng)增厚，多大于1 cm，底部的砂質(zhì)沉積厚度多小于1 cm（圖5k，l）。此外，下部的砂質(zhì)沉積內(nèi)部可發(fā)育低幅波紋層理，這些波紋以波高小于1 cm，波長(zhǎng)遠(yuǎn)大于10 cm為典型特征，與正常單向流水沙紋顯示正粒序特征不同，該類(lèi)低幅波紋層理顯示逆粒序沉積特征（圖5k，l、圖6a）[25，41]。

準(zhǔn)層狀塞流（泥質(zhì)碎屑流）為黏土雜基含量進(jìn)一步升高，流體湍動(dòng)被完全抑制的流體，僅在流體的最底部由于搬運(yùn)過(guò)程中的剪切作用，存在微弱的流體湍動(dòng)（圖5m）。整體以塊狀泥質(zhì)砂巖沉積為主要特征（圖5m，o、圖6b），在底部存在微弱剪切作用情況下，可發(fā)育微弱的砂質(zhì)沉積，砂質(zhì)沉積與上部泥質(zhì)砂巖沉積之間多為突變接觸關(guān)系，砂質(zhì)沉積厚度多小于0.5 cm（圖5m）。

3.3 重力流過(guò)渡流體沉積序列

重力流過(guò)渡流體是介于低密度濁流與泥質(zhì)碎屑流之間的連續(xù)流體類(lèi)型[24，27]，因而，在搬運(yùn)演化過(guò)程中不同流體類(lèi)型并非孤立發(fā)育，不同流體類(lèi)型之間往往規(guī)律組合，形成豐富的巖相組合序列[19，24，27]。

通過(guò)對(duì)潿西南凹陷流沙港組一段和鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組長(zhǎng)7油層組發(fā)育的典型深水細(xì)粒重力流沉積巖心的巖相組合類(lèi)型精細(xì)解析（圖7a，b），發(fā)現(xiàn)低密度濁流與泥質(zhì)碎屑流及其之間的過(guò)渡流體沉積主要存在4種典型的巖相組合類(lèi)型（圖7c～f）。巖相組合類(lèi)型1厚度最大，多大于4 cm，以下部砂質(zhì)沉積和上部泥質(zhì)砂巖或砂質(zhì)泥巖沉積組合為典型特征（圖7c）。下部砂質(zhì)沉積底部可見(jiàn)明顯侵蝕，上部沙紋層理和大尺度沙紋層理發(fā)育；砂質(zhì)沉積上部可見(jiàn)薄層砂質(zhì)沉積與泥質(zhì)沉積互層疊置，向上過(guò)渡為塊狀泥質(zhì)砂巖或砂質(zhì)泥巖沉積。這種巖相組合序列多指示下部低密度濁流沉積或湍動(dòng)增強(qiáng)過(guò)渡流與上部的下部過(guò)渡塞流沉積在垂向上的組合關(guān)系[19，24，27]。

巖相組合類(lèi)型2厚度主要為1～4 cm，平均厚度約2 cm，以下部砂質(zhì)沉積與上部泥質(zhì)砂巖或砂質(zhì)泥巖組合為典型特征，上部與下部沉積單元厚度接近或下部沉積單元厚度略大于上部沉積單元（圖7c）。下部砂質(zhì)沉積以塊狀砂巖為主，可見(jiàn)微弱的侵蝕作用（圖7a），上下沉積單元之間多為突變接觸，上部沉積單元泥質(zhì)與炭質(zhì)碎屑富集（圖7b）。這種巖相組合序列多指示下部過(guò)渡塞流沉積產(chǎn)物，該巖相組合序列易在垂向上疊置，形成單層厚度較大的砂質(zhì)與泥質(zhì)砂巖條帶互層（圖7a，b），指示存在下部過(guò)渡塞流穩(wěn)定發(fā)育的沉積動(dòng)力條件[39，42]。

巖相組合類(lèi)型3厚度主要為0.5～2 cm，平均厚度約1 cm，以下部砂質(zhì)沉積與上部泥質(zhì)砂巖或砂質(zhì)泥巖組合為典型特征，下部沉積單元厚度明顯小于上部沉積單元，下部沉積單元內(nèi)部發(fā)育低幅波紋層理（圖7e）。這種巖相組合序列多指示上部過(guò)渡塞流沉積產(chǎn)物[19，41]，該巖相組合序列同樣易在垂向上疊置，形成厚度較大的砂質(zhì)與泥質(zhì)砂巖條帶互層，但該類(lèi)型條帶互層結(jié)構(gòu)的單層厚度較巖相組合類(lèi)型2明顯減薄（圖7a，b）。

巖相組合類(lèi)型4厚度主要為0.5～2 cm，平均厚度約1 cm，整體以泥質(zhì)砂巖或砂質(zhì)泥巖沉積為主，在底部可發(fā)育厚度小于0.5 cm的極薄層砂質(zhì)沉積（圖7f），為準(zhǔn)層狀塞流沉積產(chǎn)物[19，41]，垂向上疊置可形成較大厚度。

潿西南凹陷流沙港組一段的細(xì)粒重力流沉積以巖相組合類(lèi)型1和巖相組合類(lèi)型4最為發(fā)育，鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組長(zhǎng)7油層組的細(xì)粒重力流沉積相組合類(lèi)型2和巖相組合類(lèi)型3更為常見(jiàn)，這種差異可能與不同盆地類(lèi)型細(xì)粒重力流的流體差異演化過(guò)程存在密切的聯(lián)系[19]。

4 重力流過(guò)渡流體沉積過(guò)程及沉積模式

4.1 重力流過(guò)渡流體沉積過(guò)程

水槽實(shí)驗(yàn)證實(shí)重力流過(guò)渡流體的形成演化過(guò)程主要受流體中黏性泥質(zhì)雜基含量的控制，隨著泥質(zhì)含量的不斷增加，流體逐漸從濁流演化為過(guò)渡流體，最終形成泥質(zhì)碎屑流[24?27，40，43]。然而，在流體搬運(yùn)演化過(guò)程中，泥質(zhì)含量的增加機(jī)制仍然存在較多的爭(zhēng)議[27，40?41]，主要包括流體侵蝕下伏泥質(zhì)基底導(dǎo)致流體中泥質(zhì)含量的增加[39]和流體中砂質(zhì)顆粒的優(yōu)先沉降導(dǎo)致上部流體泥質(zhì)富集[27]兩種認(rèn)識(shí)，前者強(qiáng)調(diào)流體的縱向搬運(yùn)導(dǎo)致流體演化，后者強(qiáng)調(diào)碎屑顆粒的差異沉降過(guò)程導(dǎo)致流體演化[30，40?41]。

通過(guò)對(duì)研究區(qū)細(xì)粒重力流沉積特征和類(lèi)型的系統(tǒng)研究，認(rèn)為不同的物質(zhì)組成與沉積構(gòu)造對(duì)應(yīng)不同的沉積過(guò)程[44?46]。研究區(qū)的過(guò)渡流體沉積包括縱向搬運(yùn)演化與垂向物質(zhì)分異兩種差異顯著的成因類(lèi)型（圖8）。湖盆過(guò)渡流沉積中，巖相組合類(lèi)型1和巖相組合類(lèi)型2的發(fā)育指示其為流體縱向搬運(yùn)演化形成。低密度濁流局部侵蝕泥質(zhì)基底，導(dǎo)致流體中泥質(zhì)含量增加；低密度濁流在演化的晚期由于膨脹減速，砂質(zhì)顆粒卸載后流體上部泥質(zhì)含量進(jìn)一步增加，從而演化為湍動(dòng)增強(qiáng)過(guò)渡流或下部過(guò)渡塞流（圖8a）。該演化過(guò)程形成的過(guò)渡流體沉積底部砂質(zhì)沉積厚度明顯大于上部泥質(zhì)砂巖或砂質(zhì)泥巖沉積單元厚度，且下部砂質(zhì)沉積單元底部可見(jiàn)微弱侵蝕，同時(shí)沙紋發(fā)育，指示明顯的縱向底負(fù)載搬運(yùn)過(guò)程（圖8a）[25，39]。巖相組合類(lèi)型3和巖相組合類(lèi)型4的發(fā)育指示其為垂向碎屑顆粒差異沉降過(guò)程形成，多為泥質(zhì)碎屑流搬運(yùn)晚期底部剪切形成的上部過(guò)渡塞流導(dǎo)致底部砂質(zhì)沉積富集，或泥質(zhì)碎屑流停止搬運(yùn)后，內(nèi)部碎屑顆粒發(fā)生重排，砂質(zhì)顆粒在自身重力作用下向底部沉降富集，而泥質(zhì)雜基在頂部相對(duì)富集，這種差異沉降卸載形成雙層結(jié)構(gòu)（圖8b）。該種差異卸載過(guò)程形成的過(guò)渡流體沉積底部砂質(zhì)沉積厚度明顯小于上部泥質(zhì)砂巖或砂質(zhì)泥巖沉積單元厚度，砂質(zhì)沉積單元頂?shù)撞恳酝蛔兘佑|最為常見(jiàn)，偶見(jiàn)微弱的沙紋發(fā)育，指示明顯的垂向差異卸載過(guò)程（圖8b）[27，47]。

4.2 重力流過(guò)渡流體沉積模式

在湖盆重力流過(guò)渡流體沉積特征及沉積過(guò)程研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)潿西南凹陷流沙港組一段細(xì)粒重力流沉積分布特征進(jìn)行分析，重點(diǎn)選取重力流過(guò)渡流體沉積發(fā)育的3 口典型取心井W11-7-4、WZ11-7N-2井和W11-7-2井（圖2b）。從分布位置來(lái)看，W11-7-4 井位于沉積物搬運(yùn)中心位置的前方，WZ11-7N-2井和W11-7-2井則位于重力流砂體分布的邊緣，不同分布位置發(fā)育的重力流過(guò)渡沉積類(lèi)型存在顯著差異（圖9）。

W11-7-4 井位于沉積物搬運(yùn)中心位置的前方，以泥質(zhì)沉積與砂質(zhì)沉積互層為典型特征（圖9a），砂質(zhì)沉積除發(fā)育部分低密度濁流形成的薄層砂體之外，湍動(dòng)增強(qiáng)過(guò)渡流沉積形成的巖相組合類(lèi)型1和下部過(guò)渡塞流沉積發(fā)育形成的巖相組合類(lèi)型2發(fā)育（圖9a）。這種沉積組合特征指示緊鄰沉積物搬運(yùn)中心位置，在低密度濁流發(fā)育背景下，其向前搬運(yùn)演化控制形成的湍動(dòng)增強(qiáng)過(guò)渡流和下部過(guò)渡塞流沉積同樣發(fā)育[41]。隨著向沉積遠(yuǎn)端搬運(yùn)距離的增加，砂質(zhì)沉積逐漸減少，泥質(zhì)沉積不斷增加，整體以泥質(zhì)砂巖或砂質(zhì)泥巖沉積為主，內(nèi)部夾少量的薄層砂條，形成類(lèi)似WZ11-7N-2井以上部過(guò)渡塞流沉積和泥質(zhì)碎屑流沉積為主的巖相組合類(lèi)型3和巖相組合類(lèi)型4，偶見(jiàn)巖相組合類(lèi)型1 和巖相組合類(lèi)型2（圖9b）。這種沉積組合特征指示隨著搬運(yùn)距離增加，流體縱向搬運(yùn)分異能力逐漸減弱，碎屑顆粒的垂向差異沉降卸載過(guò)程控制了砂泥沉積物的分異。在重力流沉積的最外圍以泥質(zhì)沉積為主，砂質(zhì)沉積基本不發(fā)育，形成類(lèi)似WZ11-7N-2井以懸浮泥質(zhì)沉積為主的沉積組合，偶見(jiàn)泥質(zhì)碎屑流沉積形成的巖相組合類(lèi)型4（圖9c）。這種沉積特征指示重力流沉積對(duì)該區(qū)的影響已經(jīng)十分微弱，僅有少量泥質(zhì)碎屑流沉積。

綜上，湖盆中重力流過(guò)渡流體沉積形成的細(xì)粒沉積物主要分布在相對(duì)粗粒砂質(zhì)沉積的前緣，緊鄰粗粒砂質(zhì)沉積以細(xì)粒低密度濁流沉積和湍動(dòng)增強(qiáng)過(guò)渡流沉積、下部過(guò)渡塞流沉積為主，整體形成砂泥互層的沉積特征，砂質(zhì)沉積中沙紋和大尺度沙紋沉積構(gòu)造發(fā)育。隨著砂質(zhì)沉積物的不斷沉積和向沉積遠(yuǎn)端的進(jìn)一步搬運(yùn)，流體湍動(dòng)進(jìn)一步受到抑制逐漸轉(zhuǎn)化為上部過(guò)渡塞流和泥質(zhì)碎屑流，整體形成以泥質(zhì)沉積為主的沉積特征，局部發(fā)育薄層、低幅波紋層理的砂質(zhì)沉積。流體縱向搬運(yùn)分異與垂向差異卸載過(guò)程是控制不同位置流體類(lèi)型及沉積特征差異的主要原因[41]。

5 沉積學(xué)意義

5.1 細(xì)粒沉積物沉積過(guò)程

細(xì)粒沉積物的沉積過(guò)程是沉積學(xué)研究中的公認(rèn)難題[3?4，8，48?49]，特別是細(xì)粒沉積物的薄層砂質(zhì)沉積與泥質(zhì)沉積頻繁互層的成因長(zhǎng)期困擾沉積學(xué)界[9，31，39，41，50]。針對(duì)細(xì)粒沉積物中的頻繁互層成因主要包含外部控制因素作用成因[13] 和沉積動(dòng)力分異成因兩種解釋[42，50]，即對(duì)應(yīng)異旋回和自旋回兩種控制作用。此外，機(jī)械壓實(shí)作用和化學(xué)成巖作用也可能是這種互層組構(gòu)的成因解釋[8，51]。

外部控制因素主要強(qiáng)調(diào)流體的能量變化導(dǎo)致搬運(yùn)的沉積物粒徑的變化，從而形成砂質(zhì)與泥質(zhì)沉積物的垂向疊加，如低密度濁流沉積過(guò)程中同樣存在能量強(qiáng)弱的波動(dòng)變化，能量較強(qiáng)時(shí)以搬運(yùn)砂質(zhì)沉積物為主，能量減弱時(shí)則以搬運(yùn)泥質(zhì)沉積物為主，最終形成砂泥互層的沉積組構(gòu)（圖10a）[13]。同時(shí)，不同重力流事件沉積在垂向上的疊加也可能是這種砂泥互層沉積組構(gòu)的成因機(jī)制解釋?zhuān)瑔我恢亓α魇录练e在沉積早期以砂質(zhì)沉積為主，沉積晚期能量減弱形成泥質(zhì)沉積（圖10b）[51]；或者重力流事件沉積期以砂質(zhì)沉積為主，事件間歇期以懸浮沉降形成的泥質(zhì)沉積為主（圖10c）[4]，不同的重力流事件沉積在垂向上的重復(fù)疊置形成砂質(zhì)沉積與泥質(zhì)沉積頻繁互層的沉積組構(gòu)。

沉積動(dòng)力分異成因解釋則強(qiáng)調(diào)砂、泥混雜的細(xì)粒沉積物在搬運(yùn)過(guò)程中，流體與基底的剪切作用會(huì)導(dǎo)致黏土絮凝結(jié)構(gòu)遭到破壞，砂質(zhì)沉積在底部聚集，同時(shí)大量懸浮的黏土在砂質(zhì)沉積層上部重新聚集。

當(dāng)黏土含量達(dá)到一定濃度閾值時(shí)會(huì)發(fā)生整體聚集卸載，形成泥質(zhì)沉積層[52]；而后重復(fù)上述過(guò)程，形成頻繁的紋層狀砂泥互層沉積組構(gòu)（圖10d）[50]，也稱(chēng)為沉積分選作用。Lowe et al.[42]進(jìn)一步指出，這種沉積分選作用是形成紋層狀至單層厚度數(shù)十厘米頻繁砂泥互層沉積組構(gòu)的主要原因。與單純的黏土含量達(dá)到一定濃度閾值時(shí)會(huì)發(fā)生整體聚集卸載形成泥質(zhì)沉積認(rèn)識(shí)不同，Lowe et al.[42]認(rèn)為黏土含量達(dá)到一定濃度閾值的黏性層不會(huì)直接卸載，而是形成隔層阻礙砂質(zhì)顆粒的沉積。砂質(zhì)顆粒的沉積積累會(huì)進(jìn)一步壓實(shí)下部黏性層，最終部分垮塌陷落到下部黏性層導(dǎo)致沉積物濃度增加，整體固結(jié)形成泥質(zhì)沉積層及下部暗色泥質(zhì)沉積和上部砂質(zhì)沉積的雙層結(jié)構(gòu)。之后重復(fù)上述過(guò)程，形成頻繁的砂質(zhì)與泥質(zhì)沉積互層（圖10e）。在這種情況下，黏土礦物類(lèi)型與含量、有機(jī)質(zhì)類(lèi)型與含量、碎屑顆粒粒徑及密度等因素，可能是控制這種互層沉積中單層厚度的重要因素[25?26，29，31，42]。

重力流過(guò)渡流體沉積形成的砂泥頻繁互層沉積組構(gòu)同樣是沉積動(dòng)力分異控制下的沉積產(chǎn)物，即泥質(zhì)雜基、有機(jī)質(zhì)類(lèi)型和富集是控制過(guò)渡流體轉(zhuǎn)化進(jìn)而形成砂泥互層沉積組構(gòu)的主要原因[25?26，29，41]。同時(shí)，下部過(guò)渡塞流沉積與泥質(zhì)碎屑流沉積形成的砂泥互層沉積指示了早期形成泥質(zhì)雜基為主的沉積物，而后期內(nèi)部碎屑顆粒差異沉降卸載形成下部砂質(zhì)沉積上部泥質(zhì)沉積的沉積分異過(guò)程[27，47]。這種認(rèn)識(shí)與傳統(tǒng)認(rèn)為的沉積物從下至上逐漸疊加沉積過(guò)程截然相反，進(jìn)一步豐富了對(duì)細(xì)粒沉積物形成過(guò)程的認(rèn)知。

5.2 沉積物沉積環(huán)境恢復(fù)

通過(guò)細(xì)粒沉積物的沉積地球化學(xué)分析恢復(fù)其形成的古環(huán)境，進(jìn)而探究古環(huán)境的演化是沉積學(xué)的重要研究?jī)?nèi)容[53]。特別是具有砂泥頻繁互層沉積組構(gòu)的細(xì)粒沉積物，過(guò)去研究多認(rèn)為其形成受季節(jié)變化、天文旋回乃至重大地質(zhì)事件的控制[33]，是反演上述地質(zhì)信息的良好載體。如上文所述，如果發(fā)育砂泥頻繁互層沉積組構(gòu)的細(xì)粒沉積物沉積過(guò)程主要受外部控制因素的控制，這種互層組構(gòu)無(wú)疑會(huì)忠實(shí)地記錄對(duì)應(yīng)控制因素對(duì)沉積過(guò)程的控制作用，通過(guò)對(duì)不同物質(zhì)組成沉積物的沉積地球化學(xué)分析，可以準(zhǔn)確地反演地質(zhì)歷史時(shí)期對(duì)應(yīng)控制因素的變化情況[54]，從而為古環(huán)境、古氣候演化乃至重大地質(zhì)事件的恢復(fù)提供準(zhǔn)確的信息。然而，若發(fā)育砂泥頻繁互層沉積組構(gòu)的細(xì)粒沉積物沉積過(guò)程主要受內(nèi)部沉積分異過(guò)程的控制，盲目地采用沉積地球化學(xué)分析將砂泥互層組構(gòu)完全歸因于沉積環(huán)境的演化，可能造成沉積信息的誤讀。因此，針對(duì)砂泥頻繁互層沉積組構(gòu)發(fā)育的細(xì)粒沉積物開(kāi)展沉積地球化學(xué)分析時(shí)，細(xì)粒沉積物的沉積過(guò)程分析意義重大。

5.3 湖盆有機(jī)質(zhì)富集規(guī)律

湖盆細(xì)粒沉積物中有機(jī)質(zhì)和黏土礦物富集，是控制重力流過(guò)渡流體發(fā)育的重要因素[25，29]。一方面，重力流在搬運(yùn)過(guò)程中與泥質(zhì)基底相互作用，使得在湖盆邊緣沉積的有機(jī)質(zhì)進(jìn)一步向深水盆地搬運(yùn)，從而控制了深水區(qū)有機(jī)質(zhì)的富集[19，29]，如宋紅盆地中的重力流過(guò)渡流體沉積有機(jī)質(zhì)含量豐富，平均為2.88%[19]；另一方面，重力流的擾動(dòng)促進(jìn)了黏土礦物與有機(jī)質(zhì)的相互作用，形成有機(jī)黏土復(fù)合體。這種復(fù)合體較單純有機(jī)質(zhì)的抗降解與氧化能力更強(qiáng)，從而有利于有機(jī)質(zhì)的保存和富集[55]。同時(shí)，黏土礦物、有機(jī)質(zhì)、有機(jī)黏土復(fù)合體的發(fā)育促使?jié)崃飨蜻^(guò)渡流體和泥質(zhì)碎屑流轉(zhuǎn)化，過(guò)渡流體和泥質(zhì)碎屑流沉積物多以整體固結(jié)的形式沉積，較快的沉積速率降低了有機(jī)質(zhì)氧化時(shí)間，利于有機(jī)質(zhì)的有效保存[19，29]。因而，湖盆中重力流過(guò)渡流體沉積發(fā)育的區(qū)域可能是有機(jī)質(zhì)富集的有利部位，對(duì)明確湖盆有機(jī)質(zhì)富集規(guī)律具有重要意義。

5.4 非常規(guī)油氣地質(zhì)意義

湖盆中重力流過(guò)渡流體形成的砂質(zhì)沉積與泥質(zhì)沉積頻繁互層沉積組構(gòu)是潛在的頁(yè)巖油氣甜點(diǎn)發(fā)育區(qū)[34，56?57]。前文述及，黏土和有機(jī)質(zhì)的發(fā)育是促進(jìn)重力流過(guò)渡流體發(fā)育的主要因素，過(guò)渡流體沉積多形成下部砂質(zhì)沉積、上部泥質(zhì)沉積的雙層結(jié)構(gòu)（圖11a）。這種下部砂質(zhì)沉積上部泥質(zhì)沉積的沉積組構(gòu)較低密度濁流沉積形成的正粒序結(jié)構(gòu)（圖11b）具有有機(jī)質(zhì)更為富集的特征[19，29]。其上部泥質(zhì)沉積黏土和有機(jī)質(zhì)富集，為油氣的生成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)；下部的砂質(zhì)沉積緊鄰上部泥質(zhì)沉積，為上部生成的油氣提供了潛在的儲(chǔ)集空間（圖11a）。同時(shí)，這種下部砂質(zhì)沉積上部泥質(zhì)沉積較純泥質(zhì)沉積具有易于壓裂的優(yōu)勢(shì)，利于改造開(kāi)發(fā)[57]。穩(wěn)定的過(guò)渡流體沉積可以形成累計(jì)厚度數(shù)十米到上百米的砂泥頻繁互層沉積組構(gòu)，是頁(yè)巖油氣中的“甜點(diǎn)”區(qū)發(fā)育的優(yōu)勢(shì)沉積巖相組合類(lèi)型?，F(xiàn)階段關(guān)于重力流過(guò)渡流體沉積與頁(yè)巖油氣富集之間的關(guān)系尚不明確，相關(guān)研究可為細(xì)粒非常規(guī)油氣勘探開(kāi)發(fā)提供新的思路。

6 結(jié)論

（1） 湖盆湍動(dòng)增強(qiáng)過(guò)渡流沉積以砂質(zhì)沉積為主，大尺度沙紋層理發(fā)育，砂質(zhì)沉積物向上粒度變粗；下部過(guò)渡塞流沉積以下部砂質(zhì)沉積與上部泥質(zhì)沉積近等厚為特征，中間多發(fā)育薄層狀砂質(zhì)與泥質(zhì)明暗相間條帶；上部過(guò)渡塞流沉積整體以泥質(zhì)沉積為主，下部發(fā)育的反序薄層砂質(zhì)沉積中可發(fā)育低幅波紋層理。

（2） 湖盆過(guò)渡流體沉積發(fā)育4種巖相組合模式，巖相組合類(lèi)型1和巖相組合類(lèi)型2下部砂質(zhì)沉積單元厚度大于上部泥質(zhì)沉積單元厚度，為湍動(dòng)增強(qiáng)過(guò)渡流和下部過(guò)渡塞流沉積產(chǎn)物；巖相組合類(lèi)型3和巖相組合類(lèi)型4下部砂質(zhì)沉積單元厚度小于上部泥質(zhì)沉積單元厚度，為上部過(guò)渡塞流和準(zhǔn)層狀塞流沉積產(chǎn)物。

（3） 湖盆過(guò)渡流體沉積含側(cè)向搬運(yùn)演化與垂向物質(zhì)分異兩種差異顯著的成因類(lèi)型，前者緊鄰相對(duì)粗粒砂質(zhì)沉積，為低密度濁流在演化晚期由于膨脹減速，砂質(zhì)顆粒卸載后流體上部泥質(zhì)含量進(jìn)一步增加，從而演化為湍動(dòng)增強(qiáng)過(guò)渡流或下部過(guò)渡塞流沉積；后者主要發(fā)育于沉積遠(yuǎn)端，多為泥質(zhì)碎屑流搬運(yùn)晚期底部剪切形成的上部過(guò)渡塞流導(dǎo)致底部砂質(zhì)沉積富集，或泥質(zhì)碎屑流停止搬運(yùn)后，內(nèi)部碎屑顆粒發(fā)生重排導(dǎo)致底部砂質(zhì)富集。

（4） 細(xì)粒重力流形成的砂泥頻繁互層沉積組構(gòu)受外部因素和內(nèi)部沉積分異作用共同控制，在利用砂泥頻繁互層沉積組構(gòu)發(fā)育的細(xì)粒沉積物開(kāi)展沉積地球化學(xué)分析時(shí)，需要先明確其沉積過(guò)程；湖盆中重力流過(guò)渡流體沉積發(fā)育的區(qū)域，可能是有機(jī)質(zhì)富集的有利部位，也是潛在的頁(yè)巖油氣甜點(diǎn)發(fā)育區(qū)。

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